Wyniki wyszukiwania - Biblioteka Nauki

1

Comparison of natural complement formulations for multibody dynamics

100%

Pękal M. , Frączek J.

|

tom Vol. 54 nr 4

1391--1404

EN

The main aim of this paper is to compare the effectiveness of numerical techniques used for spatial multibody dynamics simulation by applying the natural complement method. In the paper, seven numerical schemes are considered: zero eigenvalue formulation, Pseudo Upper Triangular Decomposition, Schur decomposition, Singular Value Decomposition, QR decomposition, coordinate partitioning and Wang-Huston formulation. In order to illustrate the effectiveness of these schemes, two McPherson struts are considered. Simulations are performed with four error tolerance values and for three stabilization cases. Some suggestions on possible applications of the selected methods are formulated.

2

A computational procedure for the dynamic analysis of the catenary-pantograph interaction in high-speed trains

100%

Ambrósio J. , Pombo J. , Pereira M. , Antunes P. , Mósca A.

Journal of Theoretical and Applied Mechanics

|

2012

|

tom Vol. 50 nr 3

681-699

EN

The quality of the current collection of high-speed trains is dependent on the compatibility of the catenary and pantograph dynamics and on its implications on the contact force. The design and analysis of these systems using proper computational procedures allows capturing all the relevant features of their dynamic behavior. This work proposes an approach to the dynamics of the energy collection system based on the finite elements method, for the catenary, and on multibody dynamics methods, for the pantograph, integrated via a co-simulation procedure. A contact model based on a penalty formulation is selected to represent the pantograph-catenary interaction. The methodology is applied to the study of high speed train operations with multiple pantographs, as this environment constitutes one of the limiting scenarios for the increase of the operation speed.

PL

Sprawność obecnie eksploatowanych pociągów wysokich prędkości zależy od dynamicznej kompatybilności układu pantografów z siecią trakcyjną i wynikającymi siłami kontaktu pomiędzy tymi elementami. Projektowanie i analiza tego układu z wykorzystaniem odpowiednich procedur obliczeniowych pozwala uchwycić najważniejsze cechy dynamiczne obiektu badań. W pracy zaproponowano zastosowanie metody elementów skończonych do analizy dynamiki sieci energetycznej oraz równania ruchu wieloelementowego układu brył sztywnych do opisu zachowania się pantografu. Do tego celu użyto odpowiedniej procedury współsymulacyjnej. Do reprezentacji interakcji pomiędzy siecią a pantografem, wybrano sformułowanie oparte na funkcji kary. Metodologię przetestowano dla przypadku pociągów wysokich prędkości z wieloma pantografami. Ich jakość oraz jakość współpracy z siecią trakcyjną stanowi jeden z czynników ograniczających osiąganie coraz większych prędkości maksymalnych pociągów.

3

Evaluation of parallel efficiency in modeling of mechanisms using commercial multibody solvers

89%

Malczyk P. , Frączek J. , Malczyk P. , Frączek J.

|

tom 56

|

nr 3

4

Constraint embedding for vehicle suspension dynamics

89%

Jain A. , Kuo C. , Jayakumar P. , Cameron J. , Jain A. , Kuo C. , Jayakumar P. , Cameron J.

|

tom 63

|

nr 2

5

Comparison of selected formulations for multibody system dynamics with redundant constraints

89%

Pękal M. , Frączek J. , Pękal M. , Frączek J.

|

tom 63

|

nr 1

6

Helicopter rotor sailing by non-smooth dynamics co-simulation

88%

Fancello M. , Morandini M. , Masarati P.

|

tom Vol. LXI, nr 2

253--268

EN

This paper presents the application of a co-simulation approach for the simulation of frictional contact in general-purpose multibody dynamics to a rotorcraft dynamics problem. The proposed approach is based on the co-simulation of a main problem, which is described and solved as a set of differential algebraic equations, with a subproblem that is characterized by nonsmooth dynamics events and solved using a timestepping technique. The implementation and validation of the formulation is presented. The method is applied to the analysis of the droop and anti-flap contacts of helicopter rotor blades. Simulations focusing on the problem of blade sailing are conducted to understand the behavior and assess the validity of the method. For this purpose, the results obtained using a contact model based on Hertzian reaction forces at the interface are compared with those of the proposed approach.

PL

W artykule przedstawiono problem dynamiki wiropłatu rozwiĄzany przy zastosowaniu ogólnej metody kosymulacji używanej do symulacji kontaktu ciernego w dynamice układu wieloczłonowego. Proponowane podejście jest oparte na kosymulacji głównego problemu, opisanego i rozwiĄzanego jako układ algebraicznych równań różniczkowych wspólnie z podproblemem, który jest scharakteryzowany przez zdarzenia niegładkiej dynamiki i rozwiĄzany technikĄ kroków czasowych. Zaprezentowano implementację i walidację takiego sformułowania. Metodę zastosowano do analizy zwisu i łopotania łopatek wirnika helikoptera. By zrozumieć działanie metody i ocenić jej przydatność przeprowadzono symulacje dotyczĄce zachowania wirnika helikoptera w warunkach żeglugi. Dla oceny metody porównano wyniki uzyskane przy użyciu modelu kontaktowego wykorzystujĄcego siły reakcji Hertza z wynikami uzyskanymi w proponowanym podejściu.

7

Computational Simulation Analysis for Dynamics of Multibody System Coupled with Flexible Deformation of Valve Train

75%

Sun L. , Shu G.

|

tom R. 88, nr 9b

166-171

EN

Rigid and flexible multibody dynamics simulation analysis for the valve train of gasoline engine is conducted on the basis of the different constraints conditions, which among components have been varied in accordance with the kinematic and dynamic characteristics of the system to gradually approximate actual working conditions. Based on Lagrangian equation，absolute Cartesian coordinate and the floating frame of reference formulation for multibody dynamics, the computational dynamic simulation method used in professional simulation approach within computer program of UGNX is employed hereby to compute the displacement curve, velocity curve and acceleration curve of intake valve and exhaust valve, which elaborate the feature of valve motion, dynamic properties of the parts and whole system. Simulation results illustrate that computational dynamics of multibody system is an effective approach to analyze the dynamical characteristic of complex mechanical system in the flexible multibody model on the way of being high fidelity of the real constraints and load conditions of complex mechanical system with the consideration of all nonlinear factors arising from contact and impact constraint, flexible deformation of components and valve spring with designed parameters.

PL

Analiza i symulacja dynamiki szeregu zaworów w silniku benzynowym zawiera zwykle szereg ograniczeń. Przedstawiono nową metodę analizy bazującą na równaniach Lagrange’a i płynnej zmianie odniesień. Metodę zaimplementowano w oprogramowaniu UGNX.

8

Discrete model of a rope with members of a changeable length

75%

Fritzkowski P. , Kamiński H.

|

2008

|

tom Vol. 23

127--132

EN

A discrete model of a rope with elements of a changeable length is considered. Scleronomic and rheonomic constraints are given to the system. Dynamic equations of motion are formulated and their complexity is presented from the computational point of view. Numerical experiments are performed and the obtained results are discussed in terms of the total energy of the system.

9

Swing-up control of mass body interlinked flexible tether

71%

Abdullah M. A. , Michitsuji Y. , Takehara S. , Nagai M. , Miyajima N. , Abdullah M. A. , Michitsuji Y. , Takehara S. , Nagai M. , Miyajima N.

|

nr 2

10

Simulation-based stability analysis of a thin-walled cylinder during turning with improvements using an adaptronic turning chisel

71%

Fischer A. , Eberhard P. , Fischer A. , Eberhard P.

|

11

An efficient unified method for the combined simulation of multibody and hydraulic dynamics: comparison with simplified and co-integration approaches

71%

Naya M. A. , Cuadrado J. , Dopico D. , Lugris U. , Naya M. A. , Cuadrado J. , Dopico D. , Lugris U.

|

nr 2

12

Reduction of a vehicle multibody dynamic model using homotopy optimization

71%

Hall A. , Uchida T. , Loh F. , Schmitke C. , Mcphee J. , Hall A. , Uchida T. , Loh F. , Schmitke C. , Mcphee J.

|

tom 60

|

nr 1

13

Helicopter rotor sailing by non-smooth dynamics co-simulation

71%

Fancello M. , Morandini M. , Masarati P. , Fancello M. , Morandini M. , Masarati P.

|

nr 2

14

Simulation-based stability analysis of a thin-walled cylinder during turning with improvements using an adaptronic turning chisel

63%

Fischer A. , Eberhard P.

|

2011

|

tom Vol. LVIII, nr 4

367-391

EN

The dynamics of the turning process of a thin-walled cylinder in manufacturing is modeled using flexible multibody system theory. The obtained model is time varying due to workpiece rotation and tool feed and retarded, due to repeated cutting of the same surface. Instabilities can occur due to these consecutive cuts that must be avoided in practical application because of the detrimental effects on workpiece, tool and possibly the machine. Neglecting the small feed, the stability of the resulting periodic system with time-delay can be analyzed using the semi-discretization method. The use of an adaptronic tool holder comprising actuators and sensors to improve the dynamic stability is then investigated. Different control concepts, two collocated and two model-based, are implemented in simulation and tuned to increase the domain of stable cutting. Cutting of a moderately thin workpiece exhibits instabilities mainly due to tool vibration. In this case, the stability boundary can be significantly improved. When the instability is due to workpiece vibration, the collocated concepts fail completely. Model based concepts can still obtain some improvements, but are sensitive to modeling errors in the coupling of workpiece and tool.

PL

Dynamikę procesu toczenia przy obróbce cienkościennego walca zamodelowano stosując teorię giętkich układów wielu ciał. Uzyskano model uwzględniający zmienność w czasie wynikającą z obrotu przedmiotu obrabianego i posuwu narzędzia, a także opóźnienia powodowane wielokrotnym skrawaniem tej samej powierzchni. Niestabilności, które mogą powstać w wyniku tych wielokrotnych skrawań, powinny być wyeliminowane w praktycznych zastosowaniach, gdyż mają one szkodliwe skutki dla przedmiotu obrabianego, narzędzia, a nawet dla maszyny. Pomijając niewielki posuw narzędzia, wynikowa stabilność układu z opóźnieniem i zmiennego w czasie może być analizowana metodą częściowej dyskretyzacji. Badano zastosowanie uchwytu narzędziowego typu Adaptronic, zawierającego siłowniki i czujniki, którego zadaniem jest poprawa stabilności dynamicznej. W symulacji systemu wdrożono różne koncepcje sterowania, dwie kolokacyjne i jedną opartą na modelu, dobierając ustawienia tak, by zwiększyć zakres stabilnego skrawania. W procesie skrawania przedmiotu o umiarkowanie cienkich ścianach występują niestabilności spowodowane głównie wibracjami narzędzia. W tym przypadku granice obszaru stabilności mogą być znacznie poszerzone. Jeśli jednak niestabilność wynika z wibracji przedmiotu obrabianego, koncepcja kolokacyjna zawodzi całkowicie. Koncepcje oparte na modelu mogą nadal zapewniać pewną poprawę, lecz są wrażliwe na błędy modelowania zjawisk na styku przedmiotu obrabianego i narzędzia.

15

Evaluation of parallel efficiency in modeling of mechanisms using commercial multibody solvers

63%

Malczyk P. , Frączek J.

|

tom Vol. LVI, nr 3

237-249

EN

Parallel computers are becoming more available. The natural way to improve computational efficiency of multibody simulations seems to be parallel processing. Within this work we are trying to estimate the efficiency of parallel computations performed using one of the commercial multibody solver. First, the short theoretical outline is presented to give the overview of modeling issues in multibody dynamics. Next, the experimental part is demonstrated. The series of dynamics analyses are carried out. The test mechanisms with variable number of bodies are used to gather the performance results of the solver. The obtained data allow for estimating the number of bodies, which are sufficient to gain benefits from parallel computing as well as their level. The parallel processing profits are taken into account in the case of contact forces present in the system. The performance benefits are indicated, when the multilink belt chain is simulated, in which contact forces are included in the model.

PL

W związku z szybkim rozwojem komputerów równoległych naturalną drogą poprawienia wydajności obliczeń symulacyjnych staje się wykorzystywanie możliwości przetwarzania równoległego. W ramach niniejszej pracy podjęto próbę oceny efektywności obliczeń równoległych, w przypadku obliczeń jednym z pakietów komercyjnych do modelowania układów mechanicznych. Początkowo zaprezentowano podstawy teoretyczne metody układów wieloczłonowych. Następnie zademonstrowano wyniki eksperymentalne. W pracy zrealizowano obliczenia dynamiki testowych układów mechanicznych o zmiennej liczbie członów, podczas których zarejestrowano czasy obliczeń sekwencyjnych i równoległych. Uzyskane charakterystyki wydajnościowe pozwoliły oszacować liczbę ogniw, przy której otrzymuje się zyski z obliczeń równoległych, a także wskazać ich poziom. W zakresie badań uwzględniono potencjalne korzyści ze stosowania przetwarzania równoległego w przypadku sił kontaktu, obecnych w modelu, na przykładzie symulacji wieloczłonowego mechanizmu łańcuchowego.

16

Analysis of the single stage cycloidal gearbox with lobe defects. Fault diagnosis attempts using coherence function and Morris minimum-bandwidth wavelets

63%

Król R.

Archive of Mechanical Engineering

|

2023

|

tom LXX, nr 3

409--431

EN

In this article, the frequency characteristics of the forces and torques in the various cycloidal gearbox designs were investigated. The aim of the article is the search for frequency patterns that could be used in the formulation of a fault diagnosis methodology. Numerical analysis was performed in the cycloidal gearbox without defects as well as in cycloidal gearboxes with lobe defects or with removed lobes. The results of the numerical analysis were obtained in the multibody dynamics model of the cycloidal gearbox, implemented in Fortran and using the 2nd-order Runge-Kutta method for the integration of the motion equations. The used model is planar and uses Hunt and Crossley’s nonlinear contact modelling algorithm, which was modified using the Heaviside function and backlash to fit cycloidal gearbox model convergence demands. In the analysis of fault diagnosis methods, the coherence function and Morris minimum-bandwidth wavelets were used. It is difficult to find a unique pattern in the results to use in the fault diagnosis because of the random characteristics of the torques at the input and output shafts. Based on obtained results, a promising, low-vibration cycloidal gearbox design with removed 7 lobes of the single wheel was studied using the FFT algorithm.

17

Experimental identification and selection of dynamic properties of a high-speed tracked vehicle suspension system

63%

Gniłka J. , Mężyk A.

|

2017

|

tom Vol. 19, no. 1

108--113

EN

The material diversity of subassemblies making up the tracked vehicle suspension system and the system wear level make it difficult to determine the value of forces acting in it. This paper presents a manner in which parameters of the model of a highspeed tracked vehicle suspension system can be adjusted using the genetic algorithm optimization method. The vehicle motion is tested experimentally to find reference characteristics of kinematic quantities of the system selected points. The simulation results obtained from numerical analyses are presented in charts and compared to the results of experimental testing. Finally, damping values in the vehicle shock-absorbers are determined based on an adopted criterion.

PL

Zróżnicowanie materiałowe podzespołów wchodzących w skład gąsienicowego układu jezdnego oraz stopień jego zużycia wpływają na trudność określenia wartości sił działających w tym układzie. W artykule poprzez zastosowanie metody optymalizacji algorytmami genetycznymi, przedstawiono sposób dostosowania parametrów modelu układu zawieszenia szybkobieżnego pojazdu gąsienicowego. Przeprowadzono badania doświadczalne ruchu pojazdu, w celu wyznaczenia charakterystyk wielkości kinematycznych wybranych punktów układu, które zostały przyjęte jako referencyjne. W rezultacie przeprowadzonych analiz otrzymano wyniki symulacji numerycznych, które zestawiono na wykresach i porównano z wynikami badań doświadczalnych. W końcowym etapie na podstawie przyjętego kryterium określono wartości tłumienia w amortyzatorach pojazdu.

18

Analysis of the backlash in the single stage cycloidal gearbox

51%

Król R.

|

2022

|

tom LXIX, nr 4

693--711

EN

In this paper the analysis of backlash influence on the spectrum of torque at the output shaft of a cycloidal gearbox has been performed. The model of the single stage cycloidal gearbox was designed in the MSC Adams. The analysis for the excitation with the torque and the analysis with constant angular velocity of the input shaft were performed. For these analyses, the amplitude spectrums of the output torque for different backlashes was solved using FFT algorithm. The amplitude spectrums of the combined sine functions composed of the impact to impact times between the cycloidal wheel and the external sleeves were computed for verification. The performed studies show, that the backlash has significant influence on the output torque amplitude spectrum. Unfortunately the dependencies between the components of the spectrum and the backlash could not be expressed by linear equations, when vibrations of the output torque in the range of (350 Hz – 600 Hz) are considered. The gradual dependence can be found in the spectrum determined for the combined sine functions with half-periods equal impact-to-impact times. The spectrum is narrower for high values of backlash.

19

An efficient unified method for the combined simulation of multibody and hydraulic dynamics: comparison with simplified and co-integration approaches

51%

Naya M. A. , Cuadrado J. , Dopico D. , Lugris U.

|

2011

|

tom Vol. LVIII, nr 2

223-243

EN

A formulation developed at the Laboratory of Mechanical Engineering allows robust and efficient simulation of large and complex multibody systems. Simulators of cars, excavators and other systems have been developed showing that real-time simulations are possible even when facing demanding manoeuvres. Hydraulic actuators are presented in many industrial applications of multibody systems, like in the case of the heavy machinery field. When simulating the dynamics of this kind of problems that combine multibody dynamics and hydraulics, two different approaches are common: to resort to kinematically guide the variable length of the actuator, thus avoiding the need to consider the dynamics of the hydraulic system; or to perform a multi-rate integration of both subsystems if a more detailed description of the problem is required, for example, when the objective of the study is to optimize the pump control. This work addresses the inclusion of hydraulic actuators dynamics in the above-mentioned self-developed multibody formulation, thus leading to a unified approach. An academic example serves to compare the efficiency, accuracy and ease of implementation of the simplified (kinematic guidance), multi-rate and unified approaches. Such a comparison is the main contribution of the paper, as it may serve to provide guidelines on which approach to select depending on the problem characteristics.

PL

W Laboratorium Budowy Maszyn (Laboratory of Mechanical Engineering) Uniwersytetu La Coruna opracowano solidne i skuteczne sformułowanie problemu symulacji umożliwiające symulację dużych, skomplikowanych systemów wieloczłonowych. Opracowano symulatory samochodów, koparek i innych maszyn wykazując, że można wykonać symulacje w czasie rzeczywistym, nawet w sytuacji skomplikowanych manewrów. Siłowniki hydrauliczne są wykorzystywane w wielu zastosowaniach przemysłowych w systemach wieloczłonowych, np. w maszynach roboczych. Przy symulacji tego rodzaju systemów, w których występuje połączenie hydrauliki z dynamiką systemów wieloczłonowych, można najczęściej zastosować jedno z dwu podejść: ograniczyć się do kinematycznego sterowania zmienną długością siłownika, unikając w ten sposób konieczności uwzględnienia dynamiki systemu hydraulicznego albo, gdy wymagany jest bardziej szczegółowy opis problemu, np. gdy celem symulacji jest optymalizacja sterowania pompy, wykonać wielostopniowe całkowanie w obydwu systemach. W przedstawionej pracy dokonano włączenia dynamiki siłowników hydraulicznych do wspomnianego wyżej samodzielnego sformułowania dla systemu wieloczłonowego, co doprowadziło do podejścia zunifikowanego. Zaprezentowano przykład akademicki, w którym porównano efektywność, dokładność i łatwość implementacji podejść uproszczonego (sterowanie kinematyczne), wielostopniowego i zunifikowanego. To porównanie jest najważniejszym przyczynkiem, jaki wnosi prezentowana praca, gdyż może służyć wskazaniu wyboru właściwego podejścia w zależności od charakterystyk problemu.